JPH03219540A - Ion source - Google Patents

Ion source

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JPH03219540A
JPH03219540A JP2058870A JP5887090A JPH03219540A JP H03219540 A JPH03219540 A JP H03219540A JP 2058870 A JP2058870 A JP 2058870A JP 5887090 A JP5887090 A JP 5887090A JP H03219540 A JPH03219540 A JP H03219540A
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ion
generation chamber
opening
output section
ion generation
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公 輿石
Masahiko Matsudo
昌彦 松土
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Abstract

PURPOSE:To improve maintenance property by making an ion output part removable and attachable to an ion generating part. CONSTITUTION:An ion generating chamber, which is made of Mo, has an opening 1a and a wedge engaging channel 1b outside thereof on one surface, and a starting gas introducing hole 1c on the side wall opposed to the opening 1a. An ion output part 2 is formed of a Mo plate having a slit opening 2a in the center and a wedge channel 2b engageable to the engaging channel 1b of the ion generating chamber 1 on the inside thereof. When the channels 1b, 2b are engaged to each other, the ion output part 2 is removable and attachably locked in such a manner as covering the opening 1a of the ion generating chamber 1, and a cylindrical space is formed in the ion generating chamber 1. According to this constitution, the exchange of the ion output part 2 is easy when it is worn, and maintenance property is improved.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、イオン源に関する。[Detailed description of the invention] [Purpose of the invention] (Industrial application field) The present invention relates to an ion source.

(従来の技術) 一般に、イオン源は、例えば半導体ウニI\に不純物と
してのイオンを注入するイオン注入装置、イオンリペア
、イオンエツチング等に用いられる。
(Prior Art) Ion sources are generally used, for example, in ion implantation devices for implanting ions as impurities into semiconductor urchins, ion repair, ion etching, and the like.

このようなイオン源としては、従来からフィラメントと
アノード電極との間に電圧を印加し、電極間に所定のガ
スを導入し、このガスをプラズマ化し、このプラズマ中
から所望のイオンを引き出して利用するイオン源、例え
ばフリーマン型のイオン源等が多く用いられている。
Conventionally, such ion sources apply a voltage between a filament and an anode electrode, introduce a specified gas between the electrodes, turn this gas into plasma, and extract desired ions from this plasma for use. Ion sources such as Freeman type ion sources are often used.

また、このようなイオン源として、フィラメントとアノ
ード電極との間に電圧を印加して所定のガスから第1の
プラズマを発生させ、この第1のプラズマ中から電子を
引き出してイオン発生室内に導入しこのイオン発生室内
に導入されたイオン生成用ガスに照射することにより第
2のプラズマを発生させ、このイオン発生室に設けたイ
オン出力スリットから第2のプラズマ中のイオンを引き
出す電子ビーム励起イオン源がある。
In addition, as such an ion source, a voltage is applied between a filament and an anode electrode to generate a first plasma from a predetermined gas, and electrons are extracted from this first plasma and introduced into the ion generation chamber. Electron beam-excited ions generate a second plasma by irradiating the ion generation gas introduced into the ion generation chamber, and extract ions in the second plasma from an ion output slit provided in the ion generation chamber. There is a source.

このような電子ビーム励起イオン源は、低いイオンエネ
ルギーで高いイオン電流密度を得ることができるという
特徴を有する。
Such an electron beam-excited ion source is characterized by being able to obtain a high ion current density with low ion energy.

ところで、一般に、イオン源においては、プラズマ中の
イオンにより各構成部材がスパッタリング、エツチング
等を受けて消耗したり、あるいはこのようなスパッタ物
が各構成部材に被着、堆積したすする。このため、この
ような構成部材の交換あるいはクリーニング等の定期的
なメンテナンスを必要とする。
By the way, in general, in an ion source, each constituent member is subjected to sputtering, etching, etc. by ions in plasma and is consumed, or such sputtered matter adheres to or accumulates on each constituent member. Therefore, regular maintenance such as replacement or cleaning of such constituent members is required.

たとえば、上述したような電子ビーム励起イオン源では
、所定の原料ガスに電子を照射してイオンを発生させる
イオン発生室に設けたイオン出力スリットの間をイオン
が通過するため、このイオン出力スリットが消耗するが
、このイオン出力スリットは、従来イオン発生室と一体
に構成されているため、定期的にイオン発生室の交換を
行っていた。
For example, in the electron beam-excited ion source described above, ions pass between ion output slits provided in the ion generation chamber that generates ions by irradiating a predetermined source gas with electrons. Although it wears out, the ion output slit is conventionally constructed integrally with the ion generation chamber, so the ion generation chamber has to be replaced periodically.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、さらにメンテナンスの容易性、ランニン
グコストを低減すること等が要求される。
(Problems to be Solved by the Invention) However, it is required to further facilitate maintenance and reduce running costs.

本発明け、かかる従来の事情に対処してなされたもので
、従来に較べてメンテナンスの容易なイオン源を提供し
ようとするものである。
The present invention has been made in response to such conventional circumstances, and it is an object of the present invention to provide an ion source that is easier to maintain than the conventional ones.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) すなわち、本発明のイオン源は、イオン発生室内に導入
した所定の原料ガスに電子を照射してイオンを発生させ
、このイオンを前記イオン発生室に設けたイオン出力部
から導出するイオン源において、前記イオン出力部を、
前記イオン発生室に対して着脱自在に構成したことを特
徴とする。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) That is, the ion source of the present invention generates ions by irradiating electrons to a predetermined raw material gas introduced into an ion generation chamber, and transfers these ions to the ion generation chamber. In an ion source derived from an ion output section provided in a chamber, the ion output section is
It is characterized in that it is configured to be detachable from the ion generation chamber.

(作 用) 上記構成の本発明のイオン源では、イオン出力部が、イ
オン発生室に対して着脱自在に構成されている。したが
って、イオン出力部が消耗した場合、イオン出力部のみ
を交換することができ、イオン発生室全体を交換する場
合に較べて容易に交換でき、メンテナンス性の向上を図
ることができる。
(Function) In the ion source of the present invention having the above configuration, the ion output section is configured to be detachable from the ion generation chamber. Therefore, when the ion output section becomes worn out, only the ion output section can be replaced, which is easier than replacing the entire ion generation chamber, and maintenance efficiency can be improved.

また、材質、形状等の異なるイオン出力部を複数用意し
ておき、これらを発生させるイオンの種類、その他の条
件等により交換することかできる。
Furthermore, it is possible to prepare a plurality of ion output units having different materials, shapes, etc., and to replace them depending on the type of ions to be generated, other conditions, etc.

(実施例) 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。(Example) Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図に示すように、イオン発生室1は、導電性高融点
材料、例えばモリブデンから容器状に形。
As shown in FIG. 1, the ion generation chamber 1 is made of a conductive high melting point material, such as molybdenum, and is shaped like a container.

成されており、その−側面には開口部1aが形成されて
いる。また、この開口部1aの外側にはクサビ状係合溝
1bが形成されており、開口部1aと対向する側の側壁
部には、原料ガス導入口1cが穿設されている。
An opening 1a is formed on the lower side. Further, a wedge-shaped engagement groove 1b is formed on the outside of this opening 1a, and a source gas inlet 1c is bored in the side wall portion on the side facing the opening 1a.

一方、イオン出力部2例えばスリットは、第2図にも示
すように、例えばモリブデン、導電性セラミックス等か
ら板状に形成されており、そのはぼ中央部にスリット開
口2aが形成されている。
On the other hand, as shown in FIG. 2, the ion output section 2, for example, a slit, is formed into a plate shape from, for example, molybdenum, conductive ceramics, etc., and a slit opening 2a is formed in the center of the plate.

また、このイオン出力部2の内側には、イオン発生室1
の係合溝1bと係合可能な如くクサビ状係合溝2bが形
成されてる。
Also, inside this ion output section 2, an ion generation chamber 1 is provided.
A wedge-shaped engagement groove 2b is formed so as to be able to engage with the engagement groove 1b of.

そして、上記イオン発生室1の係合溝1bと、イオン出
力部2の係合溝2bとを係合させることにより、イオン
発生室1の開口部1aを覆う如くイオン出力部2が着脱
自在に係止され、第3図にも示すように、イオン発生室
1の内部に、直径および高さが共に数センチ程度のほぼ
円筒形状の空間が形成される如く構成されている。
By engaging the engagement groove 1b of the ion generation chamber 1 with the engagement groove 2b of the ion output section 2, the ion output section 2 can be detachably attached so as to cover the opening 1a of the ion generation chamber 1. As shown in FIG. 3, a substantially cylindrical space with a diameter and height of several centimeters is formed inside the ion generation chamber 1.

また、上記イオン発生室1の底部には、例えばSi3N
4、BN等からなる絶縁性部材3を介し、このイオン発
生室1の側壁部に対してVc電源により負の電圧を印加
した状態またはスイッチScにより、電気的に隔離した
状態(フローティング状態)で例えば高融点材料の底板
4が固定されており、イオン発生室1の上部には、絶縁
性部祠5を介して高融点材質例えばタングステンからな
る多孔電極6が設けられている。
Further, at the bottom of the ion generation chamber 1, for example, Si3N
4. In a state in which a negative voltage is applied from the Vc power source to the side wall of the ion generation chamber 1 through an insulating member 3 made of BN or the like, or in an electrically isolated state (floating state) by a switch Sc. For example, a bottom plate 4 made of a high melting point material is fixed, and a porous electrode 6 made of a high melting point material such as tungsten is provided on the upper part of the ion generation chamber 1 via an insulating part 5.

さらに、多孔電極6の上部には、隘路7aを形成する如
く、板状の絶縁性部材7が設けられており、この絶縁性
部材7の上部には、隘路7aに対応して電子引き出し口
8aを形成された電子発生室8が設けられている。
Furthermore, a plate-shaped insulating member 7 is provided above the porous electrode 6 so as to form a bottleneck 7a, and an electron extraction port 8a is provided at the top of the insulating member 7 corresponding to the bottleneck 7a. An electron generation chamber 8 is provided.

上記電子発生室8は、導電性高融点材料例えばモリブデ
ンから各辺の長さが例えば数センチ程度の矩形容器状に
形成されており、その上部にはプラズマを生起させ電子
を発生させるためのガス、例えばアルゴン(Ar)ガス
等の放電用ガスを導入するための放電用ガス導入口8b
が穿設されている。また、この電子発生室8の1側面に
は、開口部8Cか設けられており、この開ゝ口部8Cを
閉塞する如く板状の耐熱性の絶縁性部材9が設けられ、
電子発生室8内が気密に構成されている。そして、この
絶縁性部材9には、例えばU字状に形成されたタングス
テン線等からなるフィラメント10が電子発生室8内に
突出する如く設けられている。
The electron generating chamber 8 is made of a conductive high melting point material, such as molybdenum, and is shaped like a rectangular container with each side having a length of, for example, several centimeters. , for example, a discharge gas inlet 8b for introducing discharge gas such as argon (Ar) gas.
is drilled. Further, an opening 8C is provided on one side of the electron generation chamber 8, and a plate-shaped heat-resistant insulating member 9 is provided so as to close this opening 8C.
The inside of the electron generation chamber 8 is configured to be airtight. A filament 10 made of, for example, a U-shaped tungsten wire is provided in the insulating member 9 so as to protrude into the electron generation chamber 8.

上記構成のこの実施例のイオン源では、図示しない磁場
生成手段により、図示矢印Bzの如く垂直方向に電子を
ガイドするための磁場を印加した状態で、次のようにし
て所望のイオンを発生させる。
In the ion source of this embodiment having the above configuration, desired ions are generated in the following manner while applying a magnetic field for guiding electrons in the vertical direction as indicated by the arrow Bz in the figure by a magnetic field generating means (not shown). .

すなわち、フィラメント10にフィラメント電圧Vfを
印加し通電加熱するとともに、このフィラメント10に
対して、抵抗Rを介して電子発生室1に放電電圧Vdを
印加し、多孔電極6に放電電圧Vdを印加し、多孔電極
6とイオン発生室10との間に加速電圧Va印加する。
That is, while applying a filament voltage Vf to the filament 10 and heating it with electricity, a discharge voltage Vd is applied to the electron generation chamber 1 through a resistor R, and a discharge voltage Vd is applied to the porous electrode 6. , an accelerating voltage Va is applied between the porous electrode 6 and the ion generation chamber 10.

そして、放電用ガス導入口8bから電子発生室8内に、
放電用ガス例えばアルゴンガスを導入し、放電電圧Vd
により放電を生じさせ、プラズマを発生させる。すると
、このプラズマ中の電子は、加速電圧Vaにより、多孔
電極6を通過してイオン発生室1内に引き出される。
Then, from the discharge gas inlet 8b into the electron generation chamber 8,
A discharge gas such as argon gas is introduced and the discharge voltage Vd is
This causes a discharge and generates plasma. Then, the electrons in the plasma are drawn out into the ion generation chamber 1 through the porous electrode 6 by the accelerating voltage Va.

一方、イオン発生室1内には、原料ガス導入口ICから
予め所定の原料ガス例えばBF3を導入しておき、この
イオン発生室1内を所定圧力例えば0.001〜0.0
2 Torrの原料ガス雰囲気としておく。
On the other hand, a predetermined raw material gas such as BF3 is introduced into the ion generation chamber 1 from the raw material gas inlet IC in advance, and the interior of the ion generation chamber 1 is maintained at a predetermined pressure of 0.001 to 0.0.
The source gas atmosphere is set at 2 Torr.

したがって、イオン発生室1内に流入した電子は、加速
電界により加速され、BF3と衝突し、濃いプラズマを
発生させる。そして、イオン出力部2のスリット開口2
aから、このプラズマ中のイオンを引き出し、例えば所
望のイオンビームとして半導体ウェハへのイオン注入等
に用いる。
Therefore, the electrons flowing into the ion generation chamber 1 are accelerated by the accelerating electric field, collide with the BF3, and generate dense plasma. Then, the slit opening 2 of the ion output section 2
Ions in this plasma are extracted from a, and used, for example, as a desired ion beam for ion implantation into a semiconductor wafer.

この時、イオン出力部2のスリット開口2aの部位には
、イオンおよび活性な中性粒子が衝突しスパッタリング
、エツチング等が生じ、消耗が起きる。そして、消耗の
ため交換する際には、イオン出力部2のみをイオン発生
室1から取り外し、新しいイオン出力部2を装着する。
At this time, ions and active neutral particles collide with the slit opening 2a of the ion output section 2, causing sputtering, etching, etc., resulting in wear. When replacing the ion output section 2 due to wear, only the ion output section 2 is removed from the ion generation chamber 1 and a new ion output section 2 is installed.

したがって、イオン発生室1とイオン出力部2が一体に
構成され、イオン発生室1全体を交換する場合に較べて
交換部品に要するコストを低減することかでき、ランニ
ングコストを低減することができる。
Therefore, the ion generation chamber 1 and the ion output section 2 are integrated, and the cost required for replacement parts can be reduced compared to the case where the entire ion generation chamber 1 is replaced, and the running cost can be reduced.

また、各種材質、例えばモリブデン、導電性セラミック
ス等により複数種のイオン出力部2を製造しておけば、
使用するイオンの種類等により、例えばスパッタリング
やエツチング等が生じにくい材質(イオン発生室1と異
なった材質)のイオン出力部2を選択して用いること等
もでき、フレキシビイリティーに富んだ対応を行うこと
ができる。
Moreover, if multiple types of ion output parts 2 are manufactured from various materials such as molybdenum, conductive ceramics, etc.,
Depending on the type of ions used, for example, it is possible to select and use the ion output section 2 made of a material that does not easily cause sputtering or etching (a material different from that of the ion generation chamber 1), providing a wide range of flexibility. It can be carried out.

なお、上記実施例では、イオン発生室1とイオン出力部
2とを、係合溝1b、2bを係合させることにより係止
するよう構成した例について説明したが、本発明はかか
る実施例に限定されるものではなく、イオン発生室1と
イオン自刃部2との係止機構はどのように構成してもよ
い。例えば、クサビ状係合溝1b、2bは、交換時摺動
することによりごみが発生する場合には、係合部雄雌の
バナナチップ構造にしてもよい。この場合イオン生成時
係合部が露出しないのでごみの発生がない。
In addition, in the above embodiment, an example was explained in which the ion generation chamber 1 and the ion output section 2 were configured to be locked by engaging the engagement grooves 1b and 2b, but the present invention is not limited to such an embodiment. The locking mechanism between the ion generation chamber 1 and the ion self-cutting section 2 may be configured in any manner without being limited thereto. For example, if the wedge-shaped engagement grooves 1b and 2b generate dust due to sliding during replacement, they may have a banana chip structure with male and female engagement portions. In this case, since the engaging portion is not exposed during ion generation, no dust is generated.

[発明の効果コ 以上説明したように、本発明のイオン源によれば、イオ
ン出力部のみ交換すればよいので、メンテナンスを極め
て容易に実施することができる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the ion source of the present invention, maintenance can be performed extremely easily since only the ion output section needs to be replaced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例のイオン源の要部構成を示す
平面図、第2図は第1図の正面図、第3図は第1図のイ
オン源の全体構成を示す切り欠き斜視図である。 1・・・・・・イオン発生室、1a・・・・・・開口部
、1b・・・・・・係合溝、IC・・・・・・原料ガス
導入口、2・・・・・・イオン出力部、2a・・・・・
・スリット開口、2b・・・・・・係合溝。  0
FIG. 1 is a plan view showing the main configuration of an ion source according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view of FIG. 1, and FIG. 3 is a cutout showing the overall configuration of the ion source of FIG. 1. FIG. 1... Ion generation chamber, 1a... Opening, 1b... Engagement groove, IC... Raw material gas inlet, 2...・Ion output section, 2a...
・Slit opening, 2b...Engagement groove. 0

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)イオン発生室内に導入した所定の原料ガスに電子
を照射してイオンを発生させ、このイオンを前記イオン
発生室に設けたイオン出力部から導出するイオン源にお
いて、 前記イオン出力部を、前記イオン発生室に対して着脱自
在に構成したことを特徴とするイオン源。
(1) In an ion source that generates ions by irradiating a predetermined raw material gas introduced into an ion generation chamber with electrons, and extracts the ions from an ion output section provided in the ion generation chamber, the ion output section comprises: An ion source characterized in that it is configured to be detachably attached to the ion generation chamber.
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